【正文】 XXX 老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 此外，電路參數(shù)的計(jì)算照明 LED 驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì) 29 和整定都是以較有影響力的文獻(xiàn)為依據(jù)和參考，本次的設(shè)計(jì)主要參照《開(kāi)關(guān)電源的原理和設(shè)計(jì)》。在開(kāi)關(guān)電源中，為了實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程控制等功能，以及減小體積、減輕重量，高壓功率集成電路得到廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展。本論文絕大多數(shù)的設(shè)計(jì)思想和方法都是在現(xiàn)有的、成熟的理論支持下進(jìn)行的，可靠性和可行性都很高，不但符合開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)要求，而且符合驅(qū)動(dòng) LED 在各方面在條件。因?yàn)檗D(zhuǎn)換器在每 個(gè)周期都存儲(chǔ)所需的能量，所以它可以對(duì)瞬態(tài)做出即時(shí)響應(yīng)。 在帶有輸出電流反饋的開(kāi)關(guān) LED 驅(qū)動(dòng)器中，一般還需要反饋補(bǔ)償來(lái)穩(wěn)定轉(zhuǎn)換器，并調(diào)節(jié)電流以達(dá)到期望的電流值。 SG3525A 的振蕩頻率可表示為 )( 1 doos RRCf ?? () 式中： C。在重疊處有一個(gè)電流尖脈沖，起持續(xù)時(shí)間約為 l00ns。這樣 1 P、 2 P 的輸出每半周期交替為正，其寬度和 PWM信號(hào)的負(fù)脈沖相等。 C 誤差放大器：由兩級(jí)差分放大器構(gòu)成，其直流開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為 80dB 左右，電壓反饋信號(hào) uf 從端子 1 接至放大器反相輸入端，放大器同相輸入端接基準(zhǔn)電壓。根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出 腳9 和腳 1 之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。腳 5，腳 6，腳 7 內(nèi)有一個(gè)雙門(mén)限比較器，內(nèi)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成 SG3525 的振蕩器。它所具有的開(kāi)環(huán)特性也使之成為那些需要 PWM 亮度調(diào)節(jié)的應(yīng)用中的理想選擇。 4 PWM 控制電路 調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源的占空比，可使輸出電壓基本上不隨負(fù)載變化和 /或不隨輸入電壓變照明 LED 驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì) 25 化而變化。單點(diǎn)接地可以有效抑制差模干擾； （ 2）減少接地電阻。 開(kāi)關(guān)電源的接地處理要點(diǎn) 理想地線是一個(gè)零阻抗、零電位的物理實(shí)體，但在任何的電子設(shè)備內(nèi)，地線既有電阻又有電抗，當(dāng)有電流流過(guò)是，地線上必然產(chǎn)生壓降，同時(shí)地線還可能與其它線路形成環(huán)路，在地線中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，兩者都可能使電路單元產(chǎn)生干擾。過(guò)流保護(hù)電路較為簡(jiǎn)單，直接把取輸出電流檢測(cè)電阻的電壓 經(jīng)均壓后引入到主控芯片 TL494 的比較器正陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 24 相輸出端與基準(zhǔn)電壓比較后就可實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能。經(jīng)主變壓器輔助繞組產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)信號(hào)，使晶閘管導(dǎo)通并短路限流電阻 R1，開(kāi)關(guān)電源處于正常運(yùn)行狀態(tài)。防浪涌軟啟動(dòng)電路通常有晶閘管保護(hù)法和繼電器保護(hù)法兩大類。 再者，溫度是影響電源設(shè)備可靠性的最重要因素。 其次，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源本身，電源的輸入電路采用電容濾波型整流電路，在進(jìn)線電源合閘瞬間，由于濾波電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會(huì)形成很 大的浪涌電流，特別是大功率開(kāi)關(guān)電源，若采用容量較大的濾波電容器，使浪涌電流達(dá) 100A 以上。 3 反饋和保護(hù)電路設(shè)計(jì) 工作原理 首先 ，開(kāi)關(guān)電源在運(yùn)行過(guò)程中，因電源電壓的異常，如電壓過(guò)低或過(guò)高會(huì)導(dǎo)致電源無(wú)發(fā)啟動(dòng)，甚至是燒毀。 原理圖和電路圖 圖 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 圖（見(jiàn)附錄Ⅲ） 組件選擇和參數(shù)的選定 若同相比例運(yùn)算電路的輸 入電壓為穩(wěn)定電壓，且比例系數(shù)可調(diào)，則其輸出電壓可調(diào)；同時(shí)，為了擴(kuò)大輸出電流，集成運(yùn)放輸出端加晶體管并保持射極輸出形式，就構(gòu)成具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，輸出電壓為 調(diào)整管 保護(hù)電路 比較放大電路 基準(zhǔn)電壓電路 取樣電路 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 22 ZURRRRU )}()(1{ 32210 ??????? () 由于集成運(yùn)放開(kāi)環(huán)差模增益可達(dá)到 80dB 以上，電路引入深度電壓負(fù)反饋，輸出電阻接近于零，而輸出電壓相當(dāng)穩(wěn)定。另一方面，由于整流濾波電路內(nèi)阻的存在，當(dāng)負(fù) 載變化時(shí)，內(nèi)阻上的電壓將產(chǎn)生變化，于是輸出電壓平均值也將隨之產(chǎn)照明 LED 驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì) 21 生相反的變化 。所以要達(dá)到恒流恒壓驅(qū)動(dòng) LED。代入數(shù)據(jù)有： )( 2 081440)(108 )()( 5 HL ????????? ????? （ ） 輸出濾波電容參數(shù)計(jì)算 20 032 )1( Sff fUL VDC ??? （ ） 其中 Lf 為輸出濾波電感， 0U? 為允許紋波電壓， sf 為開(kāi)關(guān)頻率。故必須對(duì)平滑電路組件參數(shù)進(jìn)行精確設(shè)計(jì)和計(jì)算。 T101 為初級(jí)電流檢測(cè)用的電流互感器，作為電流控制時(shí)的電流取樣用。高頻變壓器初級(jí)一端接在 C1， C2 的中點(diǎn)， 另一端接在 S1， S2 的公共連接端，C1， C2 中點(diǎn)的電壓等于整流后直流電壓的一半，即 V／ 2。 220 V 交流電壓經(jīng)過(guò)全橋整流濾波后，得到約 300 V 的直流電壓，再加到半橋功率變換器上，用脈寬調(diào)制電路產(chǎn)生的雙列脈沖信號(hào)去驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET 管，通過(guò)功率變壓器的耦合和隔離作用在次級(jí)得到準(zhǔn)方波電壓，然后經(jīng)半橋全波整流和濾波輸出電壓 ，該電壓再經(jīng)電壓反饋電路，校正 PWM 占空比 ，即可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓 0V 。而且整流電路的電流穩(wěn)定也是很重要的環(huán)節(jié)。另外，考慮銅線的電 流密度可取 3～ 6A／ mm ，由原、副邊最大工作電流就可確定出各自所需導(dǎo)線的截面積，進(jìn)而選擇合適的導(dǎo)線。由于 V=260=364 V 。 =116 V。 根據(jù)表 ，選用鐵芯為 EE40，這時(shí)鐵芯截面積為 138mm2。 P。會(huì)下降，同時(shí)為防止合閘瞬間變壓器飽和，設(shè)定最大工作磁密 B = 0B /3=1500 GS。開(kāi)關(guān)頻率越高，變壓器磁芯就會(huì)選得更小，輸出濾波電感和電容體積也會(huì)減小，但開(kāi)關(guān)損耗增加，效率下降，散熱器體積加大。開(kāi)關(guān)電源高頻變壓器的設(shè)計(jì)要求是依據(jù)電源整機(jī)技術(shù)規(guī)定決 定的，出入、輸出濾波電路的設(shè)計(jì)要涉及到高頻變壓器的許多參數(shù)，而且高頻變壓器設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整體電路的質(zhì)量，其對(duì)減小電源噪聲和整機(jī)工作的穩(wěn)定性有很大的影響。在抑制干擾信號(hào)時(shí)，重點(diǎn)還是放在共模干擾信號(hào)的抑制上。 表 EMI 電源濾波器的端接方式 源阻抗 N 負(fù)載阻抗 G 低 低 低 高 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 12 高 低 高 高 （ 2）開(kāi)關(guān)電源的干擾信號(hào)特點(diǎn) 開(kāi)關(guān)電源的干擾信號(hào)按傳導(dǎo)模式可分為共模干擾信號(hào)和差模干擾信號(hào)。我們可以利用這個(gè)反射原則，根據(jù) EMI 電源濾波器將要連接的具體源和負(fù)載阻抗情況，設(shè)計(jì)其電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)來(lái)獲得滿意的抑制效果。圖 、圖 給出單環(huán)和雙環(huán)電源濾波器的典型電 路，前者為一般性能電路，后者為高性能電路 （電路圖見(jiàn)附錄Ⅰ） 。 由式可知，改變開(kāi)關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例， AB 間電壓的平均值也隨之改變，因此，隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調(diào)整 TON和 T的比例便能使輸出電壓V0 維持不變?？梢?jiàn)，輸入電源向負(fù)載提供能量是斷續(xù)的，為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量提供，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲(chǔ)能裝置，在開(kāi)關(guān)接通時(shí)將一部份能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，向負(fù)載 釋放。使LED 發(fā)光均衡穩(wěn)定 ， 得到理想的結(jié)果。為了使 LED 的使用壽命長(zhǎng)些， LED 電流中的紋波必須很低，因?yàn)楦呒y波電流會(huì)使 LED 產(chǎn)生較大的阻性功耗，降低 LED 使用壽命。 主電路通過(guò)濾波，整流，交變整流等得到輸出所需要的直流電流。 電路功能介紹 （ 1）主電路 從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過(guò)程，包括： 輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。驅(qū)動(dòng)電路雖然電路簡(jiǎn)單，成本較低，但電流調(diào)節(jié)性能很差，并且在EMI 濾波 整流濾波電路 高頻變壓器 穩(wěn)壓電路 PWM控制電路 過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱保護(hù)電路 取樣 軟啟動(dòng)電路 過(guò)流保護(hù) 輸出恒 流 LED燈源陣列 照明 LED 驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì) 9 AC 線路電壓瞬態(tài)升高時(shí)，很容易使 LED 損壞。 組成電路的綜述 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 8 開(kāi)關(guān)電源將頻率為 50Hz、 200V 的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定、輸出電流為幾百毫安以下的直流電壓。本文就對(duì)驅(qū)動(dòng) LED 的電源做出一點(diǎn)想法，尤其是在恒流的問(wèn)題上。可以選擇 LED 的串接和并接，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)如何達(dá)到輸出恒流穩(wěn)壓的問(wèn)題。 （ 9）使用低壓直流電，具有負(fù)載小、干擾弱的優(yōu)點(diǎn)。 （ 5）壽命更長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)室壽命可達(dá) 100000h，且光源可以頻繁地亮滅，而不會(huì)影響照明 LED 驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì) 7 其壽命，并且啟動(dòng)速度非?？?。 LED 的特點(diǎn) ： （ 1）不需要充氣，不需要玻璃外殼，抗沖擊性好，抗震性好，不易破碎，便于運(yùn)輸。日本把變壓器設(shè)計(jì)成初次級(jí)分離阻燃密封，自身具備對(duì)體噪聲功能的共模無(wú)噪聲隔離變壓器，既節(jié)省了噪聲濾波器，又減少了噪聲。其特點(diǎn)是：可以用模塊電源組成分布式電源系統(tǒng)；可以設(shè)計(jì)成 N＋ 1 冗余電源系統(tǒng)，從而提高可行性；可以做成插入式，實(shí)現(xiàn)熱更換，從而在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)能高速更換模塊插件；多臺(tái)模并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)。從壽命角度出發(fā)，電解電容、光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命。而高頻化又必然使傳統(tǒng)的 PWM 開(kāi)關(guān)（屬硬開(kāi)關(guān)）功耗加大，效率降低，噪聲也提高了，達(dá)不到高頻、高效的預(yù)期效益，因此實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通、本電流關(guān)斷的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)將成為開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品未來(lái)的主流。 開(kāi)關(guān)電源和 LED的技術(shù)性能 開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向是高可靠、高穩(wěn)定、低噪聲、抗干擾和實(shí)現(xiàn)模塊化?？萍疾烤o急啟動(dòng)的半導(dǎo)體照明工程，動(dòng)作快，效率高，為我國(guó)固態(tài)照明的發(fā)展?fàn)幍昧藭r(shí)間。 MOS 功率開(kāi)關(guān)管 (MOSesFE T))、肖特基二極管 (SBD)、超快恢復(fù)二極管 (SRD) 。 20 世紀(jì) 60 年代出現(xiàn)的晶閘管 (舊稱可控 硅 )相位控制式開(kāi)關(guān)電源，70 年代由分離組件制成的各種開(kāi)關(guān)電源，均因效率不夠高、開(kāi)關(guān)頻率底、電路復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy而難于推廣，使之應(yīng)用受到限制。發(fā)光二極管的應(yīng)用十分普遍，由于工作電壓低、耗電省、色彩豐富、價(jià)格低，因而受到電氣工程師和科研人員的歡迎，早期傳統(tǒng)的產(chǎn)品發(fā)光效率低，光強(qiáng)一般幾個(gè)到幾十個(gè)光照度，適宜使用在室內(nèi)場(chǎng)合，在家電、儀器儀表、通訊設(shè)備、微 機(jī)及玩具等方面應(yīng)用，由于應(yīng)用技術(shù)日趨發(fā)展，傳統(tǒng)產(chǎn)品出現(xiàn)新的應(yīng)用商機(jī)，正在流行的 LED 圣誕燈，由于造型新穎，有鴨嘴型圣誕燈、多彩球型燈、珠廉窗燈，而且色彩豐富，不易碎破，低壓使用的安全性，近期在香港等東南亞地區(qū)銷勢(shì)強(qiáng)勁，受到人們普遍的歡迎，正在威脅和替代現(xiàn)有電泡的圣誕市場(chǎng)；一種受到兒童歡迎的閃光鞋，利用走睡時(shí) LED 閃鑠發(fā)光，非常醒目，既有單色光，也有雙色光，據(jù)浙江一家鞋業(yè)公司總經(jīng)理介紹，僅溫州地區(qū)一年要用去 500KK 的發(fā)光二極管；具有健康保健作用的牙刷，在發(fā)達(dá)國(guó)家使用普遍，利用發(fā)光二極管作為牙刷的電量指示十分 方便，每把牙刷都帶一個(gè) LED 燈， LED經(jīng)電容降壓后，可以使用 220V、 280V電源，市場(chǎng)還有擴(kuò)張的潛力，由于主動(dòng)發(fā)光指示清晰，壽命長(zhǎng)，耗電少等特點(diǎn)，很受用戶歡迎，不久可以全部替代電泡型 AD11 產(chǎn)品，總之傳統(tǒng)發(fā)光二極管的市場(chǎng)不僅會(huì)隨著原有應(yīng)用面產(chǎn)品的成長(zhǎng)而提升，而且新的應(yīng)用面開(kāi)拓了市場(chǎng)商機(jī)。這些器件具有功率容量大、能量損耗低、開(kāi)關(guān)速度快等特點(diǎn)，適用于電力電子裝置，得到了大量應(yīng)用。目前，絕大部分電子系統(tǒng)中都大量使用了集成電路來(lái)減小體積，減輕重量，提高可靠性。它是利用體積很小的高頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓變換及電網(wǎng)隔離的，不僅能去掉笨重的工頻變壓 器，還可采用體積較小的濾波組件和散熱器，這就為研究與開(kāi)發(fā)高效率、高密度、高可靠性、體積小、重量輕的開(kāi)關(guān)電源莫定了基礎(chǔ)。線形穩(wěn)壓電源亦稱串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓性能好，輸出電壓波紋很小，但它必須使用笨重的工頻變壓器與電網(wǎng)進(jìn)行隔離，并且調(diào)整管的功率損耗較大，致使電源的體積和重量大，效率低。 要發(fā)展 LED要必須發(fā)展 LED 的配套的設(shè)施，驅(qū)動(dòng)電源就是最主要的。 能源危機(jī)、溫室效應(yīng)以及生態(tài)環(huán)境的日益惡化時(shí)刻提醒著人們，地球已經(jīng)疲憊不堪，改變?nèi)藗兊哪茉传@取方式以及提